相比較國外變頻器的發(fā)展狀況,我國的變頻器應用起步較晚,直到20世紀90年代末期才得到較為廣泛的推廣。國內變頻技術發(fā)展狀況,可以概括為:變頻器的整體技術相對落后,和國外在變頻調速研宄上取得的先進成果比,存在著較大的差距;變頻器使用的核心部件技術空白,目前來說,變頻器的生產(chǎn)中需要的關鍵功率器件,在國內幾乎沒有廠家可以生產(chǎn),導致我們核心技術受制于國外,必須依靠進口;主要產(chǎn)品集中在低壓產(chǎn)品和中低端市場。由于產(chǎn)品可靠性和工藝水平不高,目前國內變頻器產(chǎn)品主要面向低壓和對性能要求一般的市場,高性能、大功率市場主要被國外大公司占領。
步入21世紀后,國產(chǎn)變頻器逐步崛起,現(xiàn)已逐漸搶占高端市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地。
同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。
控制電路是給異步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。
變頻器還可以廣泛應用于傳送、起重、擠壓和機床等各種機械設備控制領域,它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質量,減少設備的沖擊和噪聲,延長設備的使用壽命。采用變頻調速控制后,使機械系統(tǒng)簡化,操作和控制更加方便,有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范,從而提高了整個設備的功能。例如,紡織和許多行業(yè)用的定型機,機內溫度是靠改變送入熱風的多少來調節(jié)的。輸送熱風通常用的是循環(huán)風機,由于風機速度不變,送入熱風的多少只有用風門來調節(jié)。如果風門調節(jié)失靈或調節(jié)不當就會造成定型機失控,從而影響成品質量。循環(huán)風機高速啟動,傳動帶與軸承之間磨損非常厲害,使傳動帶變成了一種易耗品。在采用變頻調速后,溫度調節(jié)可以通過變頻器自動調節(jié)風機的速度來實現(xiàn),解決了產(chǎn)品質量問題。此外,變頻器能夠很方便地實現(xiàn)風機在低頻低速下啟動并減少了傳動帶與軸承之間的磨損,還可以延長設備的使用壽命,同時可以節(jié)能40%。
矢量控制(VC)方式
矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經(jīng)過相應的坐標反變換,實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經(jīng)坐標變換,實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中,由于轉子磁鏈難以準確觀測,系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。